近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合香港城市大學(xué)張文軍教授，研發(fā)出從紫外到紅外波段具有高透光率的超薄金剛石納米膜，并具有防霧、水下自清潔和抗磨損特性，為光學(xué)透鏡、海洋精密儀器、高清監(jiān)控、紅外傳感器等重要領(lǐng)域提供了表面防護(hù)新策略，研究成果“UV-to-IR highly transparent ultrathin diamond nanofilms with intriguing performances: Anti-fogging, self-cleaning and self-lubricating”已在線發(fā)表于國(guó)際材料著名期刊Applied Surface Science上（Applied Surface Science, 2020, DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.146733, JCR1區(qū)，IF=5.155）。 

△ 圖（a）45nm超薄金剛石納米膜；（b）50和100納米金剛石膜石英玻璃在紫外—可見光波段的透光率；（c）50和100納米金剛石膜石英玻璃在紅外波段的透光率；（d）粘附食用油的鍍膜石英片在水下自清潔和水下油的接觸角；（e）手機(jī)屏覆蓋鍍膜石英，白色虛線表示石英片邊界；（f）無鍍膜和鍍膜石英片置于沸水之上，黃色虛線表示金剛石鍍膜石英片邊界；（g）無鍍膜和鍍膜石英表面的摩擦系數(shù)及劃痕實(shí)驗(yàn)對(duì)比。 

金剛石具有優(yōu)異的光學(xué)性能、高熱導(dǎo)率、超高的硬度、耐磨性、抗腐蝕性、以及良好的生物相容性等，由于受傳統(tǒng)預(yù)形核工藝限制，一般金剛石薄膜的厚度在200 nm以上，而透光率隨著薄膜厚度的增加呈下降趨勢(shì)，難以獲得在紫外、可見光及紅外波段的高透過率。 

鑒于此，唐永炳研究員及其團(tuán)隊(duì)成員黃磊、王陶博士等人通過自主研發(fā)的自組裝植晶氣相沉積法，成功制備出厚度僅為45nm的高致密金剛石納米膜，鍍膜石英玻璃在紫外—可見光波段的透光率高達(dá)90%，在水下的透光率高達(dá)98%，接近無鍍膜石英玻璃。金剛石納米膜在紅外波段具有增透的效果，鍍膜石英玻璃的透光率高達(dá)85%，比無鍍膜石英玻璃高10%。 

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)表面處理后的金剛石納米膜具有超親水和水下超親油特性，使鍍膜玻璃在蒸汽和溫度劇變的環(huán)境下仍具有透明防霧的功能，并且在水下能夠抗油污粘附，實(shí)現(xiàn)水下自清潔功能。此外，這種超薄金剛納米膜具有優(yōu)異的抗磨損性能，將高速運(yùn)動(dòng)的沙粒撞擊金剛石納米膜表面后，其表面形貌和透光率基本保持不變。并且發(fā)現(xiàn)鍍膜后的石英玻璃具有超低摩擦系數(shù)和自潤(rùn)滑功能，摩擦系數(shù)比無鍍膜降低了三倍以上。 

目前，該寬波段高透光率的超薄金剛石納米膜可在半導(dǎo)體、石英、玻璃等多種商用基體材料上制備，在光學(xué)鏡頭、光學(xué)元件、監(jiān)控、紅外傳感、海洋精密儀器等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。 

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，廣東省科技計(jì)劃、深圳市科技計(jì)劃等項(xiàng)目資助。